厦门大学《风工程》课件-1风压高度变化系数与体型系数
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第五章 风压高度系数与体型系数
厦门大学土木工程系硕士课程
5.1 风压高度变化系数
一、任一地貌任一高度风压计算公式
设标准地貌的基本风速、梯度风高度、标准高度及地面粗
糙度系数分别为 v0 , HT 0 , zs ,0 。
任意地貌的上述相应变量为 v0 , HT , z , 。
v0
HT 0 zs
si
1
wi
2 v2
由于各面各个点的风压系数值并不相等，工程上为了简化，
常取各面上的平均值或整体的平均值，来表示该面或整体所取 代表面上的压力比值，称之为体型系数。
n
si Ai
s i1 A
厦门大学土木工程系硕士课程
单体建筑风载体型系数：
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）给定了38种类别 结构的风载体型系数，包括各种常见形式的屋盖结构、塔架结 构及各种截面形式的房屋。
zs HT
2
z zs
2
w0 z
z 即为高度变化系数，可制表给定。
厦门大学土木工程系硕士课程
5.2 风载体型系数
结构物体型不同，实际风压也不同，且各处分布也不均匀。 确定结构物表面压力分布规律的三种方法： 1、实测——耗时耗资大，不易实现； 2、风洞试验——最为常用，存在一些出入； 3、数值模拟（CFD模拟）——计算精度有出入，前景好。
0
v0
HT zs
v0
v0
HT zs
0
0
zs HT
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则任意地貌的基本风压 w0a 为：
w0
w0
HT 0 zs
20
zs HT
2
任意地貌任一z zs
2
w0
HT 0 zs
20
zs HT
2
z zs
2
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二、风压高度变化系数
风压高度变化系数考虑了地貌与高度两个因素，即
wz
w0
HT zs
0
20
厦门大学土木工程系硕士课程
D D
40
B
模型1～5
B
模型6～7
100
模型8
底板开洞应与模型截面大小形状保持一致
60
20
20
100
模型9
A BC 60
模型10
R170 R160
模型截面外形图
模型底板示意图
A BC
76 67 57
76 67 57
76 67 57
76 67 57
86
86
86
86
600
600
600
600
95
95
95
95
105
105
105
105
114
114
114
114
5*B/5=B 5*D/5=D
模型1-8测点布置示意图
3*20
2*14.14
模型9测点布置示意图
2*20
3*20
2*20
模型10测点布置示意图
厦门大学土木工程系硕士课程
厦门大学土木工程系硕士课程
风在建筑物表面引起的实际压力或吸力与来流风压的比值， 称为风压系数，描述为：
局部风压体型系数： 由于体型系数是按各面上风压平均值进行计算得到的，因 此在计算构件局部风压时，要考虑风压分布不均匀性，为此需 要提高局部风压体型系数的取值。
获取表面风压力的风洞试验模型为刚性模型。模型需要满足 几何相似，其比例称为缩尺比。风场一般需要满足雷诺数相同， 对于非圆形截面的钝体而言，可放宽此要求；阻塞率要小。
厦门大学土木工程系硕士课程
风洞是进行实验的主要设备。进行实验还需要风速、风压等 测量设备。用于实验的结构模型必须遵循一定的相似准则；风 洞中模拟的风场必须能反映实际的大气边界风场的主要特性。
厦门大学土木工程系硕士课程
上图为最常用的回流式低速大气边界层风洞。其主要部件 及其功能如下： 1、实验段。 2、扩压段。 3、拐角与导流片。 4、稳定段、蜂窝器和整流网。 5、收缩段。
和回流式风洞相比，直流式风洞占地小，造价低，但噪 声大，实验段风速的品质会受到风洞进、出口处外界大气的 干扰以及实验段的压强低于洞外大气压强等。
注意：风力方向应垂直于结构表面，这是由于空气的黏性
极小，抗剪能力极差，因而一般只需考虑垂直于表面积的风力
作用。
0.7
0
0.5
0.8
0.5
0.8
0.5
0.7
0
0.5
厦门大学土木工程系硕士课程
群体建筑风载体型系数： 一般情况下，邻近建筑的高度等于或大于所讨论建筑的高度 一半以上的，应该考虑建筑群对风载体型系数的影响。 可以通过风洞试验进行群体建筑干扰效应的研究。另外，也 可运用数值模拟（CFD模拟）来研究多个建筑的干扰效应影响。
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5.1 风压高度变化系数
一、任一地貌任一高度风压计算公式
设标准地貌的基本风速、梯度风高度、标准高度及地面粗
糙度系数分别为 v0 , HT 0 , zs ,0 。
任意地貌的上述相应变量为 v0 , HT , z , 。
v0
HT 0 zs
si
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wi
2 v2
由于各面各个点的风压系数值并不相等，工程上为了简化，
常取各面上的平均值或整体的平均值，来表示该面或整体所取 代表面上的压力比值，称之为体型系数。
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si Ai
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单体建筑风载体型系数：
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）给定了38种类别 结构的风载体型系数，包括各种常见形式的屋盖结构、塔架结 构及各种截面形式的房屋。
zs HT
2
z zs
2
w0 z
z 即为高度变化系数，可制表给定。
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5.2 风载体型系数
结构物体型不同，实际风压也不同，且各处分布也不均匀。 确定结构物表面压力分布规律的三种方法： 1、实测——耗时耗资大，不易实现； 2、风洞试验——最为常用，存在一些出入； 3、数值模拟（CFD模拟）——计算精度有出入，前景好。
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HT zs
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HT zs
0
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zs HT
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则任意地貌的基本风压 w0a 为：
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HT 0 zs
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zs HT
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任意地貌任一z zs
2
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HT 0 zs
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zs HT
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z zs
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二、风压高度变化系数
风压高度变化系数考虑了地貌与高度两个因素，即
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HT zs
0
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D D
40
B
模型1～5
B
模型6～7
100
模型8
底板开洞应与模型截面大小形状保持一致
60
20
20
100
模型9
A BC 60
模型10
R170 R160
模型截面外形图
模型底板示意图
A BC
76 67 57
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76 67 57
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5*B/5=B 5*D/5=D
模型1-8测点布置示意图
3*20
2*14.14
模型9测点布置示意图
2*20
3*20
2*20
模型10测点布置示意图
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风在建筑物表面引起的实际压力或吸力与来流风压的比值， 称为风压系数，描述为：
局部风压体型系数： 由于体型系数是按各面上风压平均值进行计算得到的，因 此在计算构件局部风压时，要考虑风压分布不均匀性，为此需 要提高局部风压体型系数的取值。
获取表面风压力的风洞试验模型为刚性模型。模型需要满足 几何相似，其比例称为缩尺比。风场一般需要满足雷诺数相同， 对于非圆形截面的钝体而言，可放宽此要求；阻塞率要小。
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风洞是进行实验的主要设备。进行实验还需要风速、风压等 测量设备。用于实验的结构模型必须遵循一定的相似准则；风 洞中模拟的风场必须能反映实际的大气边界风场的主要特性。
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上图为最常用的回流式低速大气边界层风洞。其主要部件 及其功能如下： 1、实验段。 2、扩压段。 3、拐角与导流片。 4、稳定段、蜂窝器和整流网。 5、收缩段。
和回流式风洞相比，直流式风洞占地小，造价低，但噪 声大，实验段风速的品质会受到风洞进、出口处外界大气的 干扰以及实验段的压强低于洞外大气压强等。
注意：风力方向应垂直于结构表面，这是由于空气的黏性
极小，抗剪能力极差，因而一般只需考虑垂直于表面积的风力
作用。
0.7
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0.5
0.8
0.5
0.8
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群体建筑风载体型系数： 一般情况下，邻近建筑的高度等于或大于所讨论建筑的高度 一半以上的，应该考虑建筑群对风载体型系数的影响。 可以通过风洞试验进行群体建筑干扰效应的研究。另外，也 可运用数值模拟（CFD模拟）来研究多个建筑的干扰效应影响。